不安定土砂集水區潛勢圖 (Potential map of the unstable sediment watershed)
由於不安定土砂之調查非常耗時費力，為快速掌握各集水區不安定土砂潛勢，
本研究將全臺分割為21,000個 QPE網格 (解析度1.3km×1.3km)，
並使用20年的 事件型崩塌目錄 以「新生崩塌面積」及「崩塌次數」
為指標設定全臺各網格的地文脆弱度(Physiographic fragility)，
再透過全島20m DEM擷取集水區之不安定土砂出流口及其相關地文資訊，建立不安定土砂潛勢快速評估法。
實方法作案例
- 本研究透過全島數值地形模型擷取中央和縣市管河川與道路交會處的不安定土砂出流點 (共1,218 處)。
- 將地文脆弱度圖層之QPE網格中心點坐標化，作為該網格的代表位置。
- 擷取網格點及出流點之地理資訊，以土砂生產潛能及危害程度，建立不安定土砂潛勢的快速評估法。
| 項目 | 使用材料 |
|---|---|
| 分析範圍 | 110年度山坡地範圍圖 (水保法、含林班地) |
| 數值地形 | 內政部2015版 20m DEM |
| DEM流路圖 (排除集水面積小於400 ha之水系) |
利用數值地形(DEM)生成 (ArcGIS/Spatial Analyst tools/Hydrology/Flow Accumulation) |
| 地文脆弱度 以QPE網格呈現 (1.3km×1.3km) |
歷年事件型崩塌目錄 (2004-2023年) |
| 不安定土砂出流點 | 以DEM流路圖與中央或縣市管河川主流處，標定不安定土砂出流點及其集水區 (1,218處) |
劃設不安定土砂出流點
對照 中央及 縣市管河川主支流，於集水面積400公頃以上之DEM流路圖上標定不安定土砂出流點(圖1及圖2)。
- 選擇DEM流路圖( 圖1上藍線)連接中央或縣市管河川主流處 (圖1上紅線)
- 優先選擇道路旁支流 (若無則選擇一級河序)
- 以山坡地範圍調整選點位置 (圖1下)
圖1、不安定土砂出流點選點示意圖
圖2、不安定土砂出流點及集水區分布圖
不安定土砂出流點計1,218處
中央管河川：979處
縣市管河川：239處
縣市管河川：239處
地文脆弱度坐標化
為統一後續以點作為分析
地文脆弱度分布位置，取QPE網格中心點坐標為其代表位置，用以擷取該坐標點之地理資訊(圖3)
圖3、地文脆弱度網格轉換為坐標點資料
集水區資訊建構
以各QPE網格點作為計算單元，故擷取各QPE網格點位置之點陣資料：
- 該點的脆弱度
- 該點與 出流點間的水平流路距離
- 該點與 出流點間之高程差
- 該點所在之不安定土砂集水區
圖4、地文脆弱度網格坐標點套疊地理資訊
圖5、高程差與水平流路距離計算示意圖
不安定土砂潛勢值(P)計算
擷取各QPE網格點資料後，
將同一集水區內的各QPE網格點資訊各別計算後，
再加總為不安定土砂潛勢值(P)。
亦代表該集水區面積越大，可能具較大的不安定土砂潛勢，其P值則越大。
※以玉穗溪鄰近不安定集水區為例
圖6、不安定土砂潛勢值 (P) 計算示意圖
結果與討論
113年不安定土砂集水區潛勢圖
圖7、不安定土砂集水區潛勢分布情形結果
圖8、113年不安定土砂集水區前世等級調整情形
藉由本研究所提出之方法，可以快篩方式找出宜優先關注之不安定土砂集水區(表1) 。結果顯示，1,218處不安定土砂集水區中，屬高潛勢以上者計322處(26.4%)，且17處極高潛勢值之集水區皆位於中央管河川流域(圖7)。
- 調升為高潛勢不安定土砂集水區者， 分布多位於桃竹山區及南投縣仁愛鄉。
- 移出高潛勢不安定土砂集水區者， 分布多位於高雄、花蓮山區。
- 2024不安定土砂集水區彙整報告
表1、不安定土砂集水區潛勢分級表
| 潛勢分級 | P值 | 分群 | 各分級數量 | 差異(處) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 處數 | % | ||||
| 低 | 0 ~ 0.5 | 1 | 217 | 17.8 | -27 |
| 中 | 0.5 ~ 1.5 | 2 | 359 | 29.5 | +83 |
| 中高 | 1.5 ~ 4 | 3 | 320 | 26.3 | -66 |
| 高 | 4 ~ 12 | 4 | 305 | 25.0 | +10 |
| 極高 | >12 | 5 | 17 | 1.4 | +0 |
| 合計 | 1,218 | 100% | - | ||
調升不安定土砂潛勢案例-萬大北溪
透過BigGIS影像套疊，比對2023年卡努颱風新生崩塌判識結果顯示，崩塌主要發生於南投仁愛及萬大水庫周圍，使萬大北溪依門檻調整為
極高潛勢集水區，
可看出此分群方法實具參考價值，可反應集水區內不安定土砂潛勢之參考依據(圖9)。
圖9、2023年卡努颱風新生崩塌判識結果套疊顯示(以萬大溪流域為例)
調降不安定土砂潛勢案例-角埔溪
113年度更新後角埔溪潛勢值調降為
中潛勢，
排除下游出流口處小林橋。經113年4月現勘(角埔溪UAV模型)(圖10)，上游
防砂壩囚砂空間維護良好，橋梁
斷面已改建
、無淤積，推測 不安定土砂對橋梁衝擊小。
圖10、2024年4月現勘空拍模型(角埔溪)
- 歷年河道剖面顯示(圖11)，角埔溪於莫拉克(99年)後河道堆積嚴重，而後至110年間高程變化小。
- 2024比對2021現勘地形DoD，河道113~110年無顯著變化。
圖11、各期河道剖面(角埔溪)
結論與建議
- 經評估高潛勢以上不安定土砂集水區共322處，佔全部分析單元26.4%。經比對2023年衛星影像判釋之新生崩塌區位分布相近。角埔溪也因多年未有不安定土砂變化，於今年度被排除於高潛勢集水區。
- 據1,218處不安定土砂集水區之分布結果顯示，不安定土砂災害潛勢易受到其集水區內的地文脆弱度所影響。本研究使用之地文脆弱度指標僅能代表該區不安定土砂之生產潛勢而非量體，尚需後續LiDAR監測微地形變異或InSAR等相關技術的補充，掌握坡面或河道上仍持續變動的不安定土砂量體。
- 本法地文脆弱度指標僅能作為集水區不安定土砂之定期健檢，如需精確估算不定定土砂量體，尚須導入光達或衛星立體像對等技術。
更多資訊
可直接透過BigGIS圖台展示全不安定土砂集水區潛勢分布成果，快速套疊各式相關圖層(圖12)。
※BigGIS路徑：
基礎圖層/核心圖層/防災資訊/113年全臺1218處不安定土砂集水區潛勢圖
基礎圖層/核心圖層/防災資訊/113年全臺1218處不安定土砂集水區潛勢圖
圖12、BigGIS展示不安定土砂集水區潛勢分布
本局DATA平台可依申請提供下載實體圖資，包含潛勢值(P)及集水區相關屬性資料(圖13)。
※DATA路徑：
資料供應/向量資料/全臺1218處不安定土砂集水區潛勢圖
資料供應/向量資料/全臺1218處不安定土砂集水區潛勢圖
圖13、DATA已提供完整實體圖資下載
參考資料
- 莊承穎、陳振宇、詹婉妤 (2024)，應用地文脆弱度建立集水區不安定土砂潛勢分級，中華水土保持學報 55(3)，pp.122-130。(Chuang C.Y., Chen, C.Y., Chan., W. Y. (2024). “Establishing the Watershed Risk Potential Classification of Unstable Sediment Using Physiographic Fragility.” Journal of Chinese Soil and Water Conservation 55(3), pp.122-130. (in Chinese))
- 陳振宇、陳均維、陳國威、林詠喬 (2019)，坡地降雨致災熱區警戒模式，中華水土保持學報，50(1)，1-10。(Chen, C.Y., Chen, J.W., Chen, K.W., Lin, Y.C. (2019). “Warning Model for Predicting the Risk Zones of Rainfall-Induced Slopeland Disasters.” Journal of Chinese Soil and Water Conservation, 50(1), 1-10. (in Chinese))
- 陳振宇、劉維則、許家祥 (2017)，使用 QPESUMS 雨量資料建立崩塌災害預警模式，中華水土保持學報，48(1)，44-55。(Chen, C.Y., Liou, W.Z., and Hsu, C.H. (2017). “A rainfall-based warning model for predicting landslides using qpesums rainfall data.” Journal of Chinese Soil and Water Conservation, 48(1), 44-55. (in Chinese))
